波長変換器 SOA 設計

(a) Pin = Popt (b) Pin < Popt (c) Pin > Popt

5.3 入力信号光 ワー変動 対 波長変換光

5.4 GC-SOA， PD集積SOA-MZI波長変換器

光 ワーを制御 良い．

5.4 述 制御を実現 新 考案し 波長変換器 あ ．従来 波 長変換器 波長変換光 ワーを PD (Photodiode) SOA1 入力 信号光 ワーを調整 SOA あ GC (Gain Control) - SOAを集積

し ．GC-SOA 他SOA 同一 組成 構成さ ，流 電流値 GC-SOA

利得を変化さ ， ー 1 入力さ 信号光を増幅 吸収 こ SOA1 入力 さ 信号光 ワーを調整 こ ． PD 電流 最大 様

GC-SOA 電流を ー ッ 制御 こ 入力信号光 ワー変動 対

ッ ン を拡大 こ 期待 ．

43 Gbit/s 動作 可能 設計 し ．SOA を高速応答さ 光 キ

相互採用を強 こ 好 しく， ^/w^{dを大 く こ 高速 キ 応答特性} を得 こ [8]．光 閉 込 係数 ^{を大 くし，SOA 厚 d 幅wを小さ} く こ  ^/w^{dを大 く こ ．し し ，SOA 厚 dを厚く}

場合結晶成長 時間を必要 ，厚 半 体 ー 一般的 用い

0.2 ^{m し ．閉 込 係数 SOA 幅 厚 依存 ，幅wを変化さ}

閉 込 係数を計算し  ^{/ w 最大 値を算出し ．}

閉 込 係数を算出 SOA 構造を 5.5 示 ．本波長変換器 C ン

帯(1530～ 1564 nm) 使用 こ を想定し い ．C ン 帯 任意 信号光 対

5.5 SOA 断面構造

5.6 SOA幅d 対  ^{/ w} 0.3

0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0

0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

TE TM

SOA 幅 w (  ^m)

 /w (1 /  m)

InP

InGaAsP ^{0.2 m}

w InGaAs

し ，任意 波長 変換し 光を出力 ． ， 波路 コ ン ッ

をC ン 帯 調整し InGaAsPを採用し ． ッ InP 埋 込 構造

し ．InGaAs 活性層 電流を注入 金 コン 層 あ ．閉 込

係数 有限差分法 解析 算出し [9]．波長変換器 入力信号 光 偏 波 対 し 特 性 好 ， 入 力 信 号 光 偏 波 TE (Transverse Electric)，TM (Transverse Magnetic) 両方を考慮し， ー け

波路 閉 込 係数を算出し ．

5.6 TE，TM両 ー け 幅wを変化さ  ^{/ w を示 ．}

TE ー SOA幅0.6 ^m  ^{/w 最大 ．一方，TM ー 0.4} ^m，

0.6 ^{m 同等 値 得 い ．TE，TM両方 ー を考慮 0.6} ^m

幅 最適 こ 分 ．

次 幅 0.6 ^{m 良好 波長変換波形 得 を確認 く，幅を変化さ} ーンを第2章 述 数値解析法 計算し ． ーンを算出 あ 使用し SOA ー を表 5.1 示 [10]．

5.7 43 Gbit/s 波長変換光 ーン 計算結果を示 ．信号光 伝送速度

43 Gbit/s，PRBS 2⁷-1を用い ． 5.7(a) ～ (c) TE ー け SOA 幅0.3 ^m， 0.6 ^m，1.0 ^{m ーン 計算結果を示し い ．幅 0.3} ^{m ，キ}

応答 追従 ッ 増加 結果 ． ，幅 1.0 ^{m 0.3}

^{m 改善 見 ， ーン効果 ッ 確認 ．幅0.6} ^m

最 ッ 量 少 く， ーン効果 抑制さ 良好 波長変換光 得 ，  ^{/ d} 最大 幅 最 良好 波長変換波形 得 こ を確認し ．

次 TE ー 良好 波長変換波形 得 SOA幅0.6 ^{m 偏波 対 影} 響を調 ，TM ー 波長変換光 ーンを計算し ． 5.7(d) SOA 幅 0.6 ^{m TM ー ーンを示 ．TM ー 場合，TE ー 比}

表 5.1 数値解析 用い SOA ー

記号 意味 値

 吸収係数 65 cm^-1

N0 透明キ 密度 1.110¹⁸ cm^-3

E 電荷 1.610^-19 C A

非発光再結合係数

10⁸ s^-1 B 2.510^-11 cm³s^-1 C 9.510^-29 cm⁶s^-1

dn/dN キ 密度変動 対

屈折率変動 係数

-2.510^-20 cm³

(a)d = 0.3 ^{m，TE ー} (b) d = 0.6 ^{m，TE ー}

(c)d = 1.0 ^{m，TE ー} (d) d = 0.6 ^{m，TM ー}

5.7 43Gbit/s 波長変換光 ーン

較し 波長変換光 光強度 わ こ 分 ．TE ー TM ー 方  ^{/w 小さい ，信号光 誘 放出量 小さく ， ー 光}

相変化量 最適 値 小さく 考え ．し し，波長変換波形 大 劣化 発生 ，偏波変動 対 影響 小さいこ を確認し ．

5.4 ー ッ 制御

5.3 節 述 様 入力信号光 ワー変動 対 波長変換光 影響を抑え 波長変換光 ワーを直接 し，波長変換光 ワー 最大 様 SOA1 入力信号光 ワーを調整 こ ，入力信号光 ワー ッ ン を拡 大 こ 考え ． こ ，こ 制御 可能 を確認 ， ュ ー ョン 波長変換光 ワー 最大 良好 波長変換波形 得

を確認し ．

5.8 入力信号光 ワーを変化さ 波長変換光 ワー 計算結果を示 ． 伝送速度43 Gbit/s，NRZ符号, PRBS 2⁷-1 信号光を用い 入力信号光 ワーを変化

5 10 15 20 25 30 35 40 0

0.5 1.0

時間(ps)

振幅(a.u.)

5 10 15 20 25 30 35 40 0

0.5 1.0

時間(ps)

振幅(a.u.)

5 10 15 20 25 30 35 40 0

0.5 1.0

時間(ps)

振幅(a.u.)

5 10 15 20 25 30 35 40 0

0.5 1.0

振幅(a.u.)

時間(ps)

5.8 入力信号光 ワー 対 波長変換光 ワー

(a)入力信号光 ワー -3.0 dBm (b) 入力信号光 ワー -6.4 dBm

(c) 入力信号光 ワー -1.4 dBm 5.9 入力信号光 ワー 対 波長変換波形

入力信号光 ワー (dBm)

波長変換光ワー(dBm)

1.2

0.8 0.6 0.4 0.2 1.0

-10 -8 -6 -4 -2 0

0 5 10 15 20 25 30

0 0.5 1.0

時間(ps)

波長変換光出力(a.u.)

時間(ps)

0 5 10 15 20 25 30

波長変換光出力(a.u.)

0 0.5 1.0

0 5 10 15 20 25 30

0 0.5 1.0

時間(ps)

波長変換光出力(a.u.)

さ ，得 波長変換光 対し ワーを算出し ．入力信号光 ワー 対 波長 変換光 ワー ー 単峰 特性を持ち，-3.0 dBm 波長変換光 ワー 最

大 ．

5.9 入力信号光 ワーを変化さ 波長変換光 ーン を示 ．

5.9(a) 入力信号光 ワー -3.0 dBm ーン あ ．光強度 大

く良好 波形 あ ． 5.9(b) 入力信号光 ワー -6.4 dBm 波長変換光

ーンを示し い ．入力信号光 ワー -3.0 dBm 波形 比 ，光強度 小さく い ．こ ， ー 光 相変化量  ^{未満 あ ， 相変化 不十分 あ}

こ を示し い ． 5.9(c) 入力信号光 ワー -1.4 dBm 波長変換光

ーンを示し い ． ー 光 過剰 相変化 ，光波形 オー ー ュー 発生し ．こ ュ ー ョン結果 波長変換光 ワー 最大 入力信号光

ワー 光強度 大 く良好 波長変換波形 得 こ を確認し ． 記検討 ， 5.4 示 PD 波長変換光 ワーを 光し，

PD 電流値 最大 様 GC-SOA 電流を流し 利得を調整し，SOA1 入射

信号光 ワーを調整 こ ，入力信号光 ワー 対 ッ ン を

拡大 こ ．

次 PD 電流値 最大 GC-SOA 電流を検出 ー ッ

制御 い 述 ．GC-SOA 電流値を変化さ こ ，SOA1 入力信号光

ワーを調整 こ ，GC-SOA 電流 対し PD 電流値 単

峰 ー 値を持 ． PD 電流値 最大 GC-SOA電流値 良好 波長

変換波形を得 こ ， PD電流 ー を検出し，

GC-SOA電流値 固定 ．

5.10 GC-SOA 電流 対 PD電流 関係を示 ．GC-SOA

電流をiG ． PD電流をiPD ．id ー信号 電流

値を示 ．iPD0 GC-SOA 電流 iG-idを加え PD電流値 あ

．同様 iPD1 電流 iG+idを加え PD 電流値 あ ． GC-SOA電流 対し ー信号を加え，得 PD電流 (iPD1 – iPD0) / 2id

を算出 こ ，GC-SOA電流値 対 PD電流 傾 を算出 こ

，こ 傾 0 GC-SOA 電流iGを増減さ こ ，最終的

PD電流値 ー 収束 ．

5.11 制御 ー ー を示 ．GC-SOA iGidを加え， 電流値iPD1及

びiPD0を読 取 ． 後，(iPD1 – iPD0) / 2idを算出 ．k 制御を終了 閾 値 あ ．傾 完全 0 こ PD電流値 ー あ ，雑音等

影響 完全 0 こ 無い． ，制御を終了 閾値kを設け

い ．傾 k以 場合，GC-SOA 電流値iGを固定 ．傾 - k ～ k 範 外

場合，傾 0 大 い ，小さい を判別 ．傾 0 大 い場合，

5.10 GC-SOA電流 PD電流

5.11 制御 ー ー

iG 電流 ー 値 得 GC-SOA電流値 い ，iG 電流値iを

加え iGを更新 ．一方，(iPD1 – iPD0) / 2id 0 小さい場合，iG 電流

ー 値 得 GC-SOA電流値 大 い iG -iを加えiGを更新 ．入

GC-SOA 電流

モ タ PD 電流

i

_G

+  i

_d

i

_G

-  i

_d

i

_PD0

i

_PD1

i

_G

i

_PD

傾き

Start

Yes

No i_PD1 –i_PD0

2∆i_d -k＜ ＜k

i_G+ i_d i_PD0 i_G-i_d

0＜

i_Gにiを加え

てi_Gを更新

Yes

No i_PD1

i_PD1 –i_PD0 2∆i_d

END

i_Gに-iを加え

てi_Gを更新

力信号光 ワー 変動 対し ，こ 制御を行うこ 入力信号光 ワー変動 影響 を 減 ．

ドキュメント内 DT ENG 000435 1 Full (ページ 85-92)